KR102217389B1 - 친환경 제설제 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제설제에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 제설제에 의한 강재 부식현상을 억제하기 위하여 구연산 및 제3인산염을 함유한 염화물계 친환경 제설제에 관한 것이다. 본 발명에 따른 친환경 제설제는 매우 낮은 강재 부식성을 가져 자동차 또는 도로에 설치된 강재가 제설제에 의해 부식되는 현상을 획기적으로 감소시킬 수 있다.

Description

친환경 제설제 및 그 제조방법{Eco-friendly deicing chemical and method for manufacturing the same}
본 발명은 친환경 제설제 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 염화물, 구연산 및 제3인산염을 함유하여 강재 부식현상을 획기적으로 억제할 수 있는 염화물계 친환경 제설제 및 그 제조방법에 관한 것이다.
눈이 많이 오는 계절에는 교통을 방해하는 도로의 눈을 제거하기 위해 제설제를 사용한다. 제설제를 이용하여 눈을 제거하는 원리는 1) 눈이 쌓이면서 기온의 변화나 압력으로 눈이 일부 녹고 2) 눈이 녹아 발생한 물과 제설제 물질이 섞이면 발열반응이 일어나 열을 방출하고 3) 이 열은 주변의 눈을 녹여 물을 만들고 4) 그 물은 다시 제설제 물질과 반응해 계속적으로 눈을 녹이고 5) 제설제가 함유된 눈 녹은 물은 어는점 내림으로 다시 얼지 않도록 하는 것이다.
이렇게 물과 반응하여 발열반응을 일으키고 어는점 내림효과가 큰 물질로 가격이 저렴한 대표적인 물질은 염화나트륨(NaCl), 염화칼슘(CaCl2) 및 염화마그네슘(MgCl2)등 이다. 이들 중 염화나트륨은 가장 저렴하고 물에 용해될 시 3.9kJ/몰의 용해열을 방출할 뿐 아니라 염화나트륨이 5.5% 함유된 물의 어는점은 영하 3.72이다. 염화칼슘은 물에 용해될 시 81.3kJ/몰의 용해열을 방출하고 염화칼슘이 30% 함유된 물은 영하 50℃ 까지는 얼지않는다. 또한, 염화마그네슘도 153kJ/몰의 용해열을 가지고 있고 염화마그네슘이 30% 함유된 물은 영하에서 얼지 않는다. 이러한 염화물들의 우수한 발열특성과 어느점 내림효과 때문에 염화나트륨, 염화칼슘 및 염화마그네슘 같은 염화물계 화합물이 제설제로 많이 이용된다.
그러나, 염화물에 함유된 염소는 철과 반응하여 염화철(FeCl2)을 생성하는 특성이 있어 자동차, 철근, 철골 구조물등을 심각하게 부식 시켜 수명을 단축시킨다. 따라서, 도로에 다량으로 살포되는 염화물계 제설제는 자동차 및 도로에 설치된 강재 등을 부식 시키는 문제가 있다.
이러한 염화물계 제설제의 문제점을 극복하기 위하여 염소이온을 포함하지 않거나 함량을 줄인 친환경 제설제들이 개발되었다. 그 일 예로 초산 및 포름산을 포함하는 반도체 식각폐žB에 마그네슘 및 칼슘 화합물을 반응시켜 칼슘, 마그네슘, 유기산염을 포함하는 용액을 제조하고 이를 증발시켜 고상 제설제를 제조하는 방법이 개발되었으나, 용액을 증발시키는 과정에서 에너지 비용이 과다하고 제설성능과 강재 부식 억제효과도 기대 수준에 미치지 못해 상용화가 어렵다 (대한민국 등록특허 10-1361136).
또한, 유기성 폐기물을 활용하여 칼슘 마그네슘 유기산염 (Calcium magnesium salt of organic acids, CMO)을 제조하고 이를 제설제로 사용하는 방법이 개발되었으나, 유기성 폐기물을 대량으로 확보하기 어려울 뿐 아니라 유기성 폐기물에 의한 환경 오염가능성 때문에 대량으로 생산하기 어려운 문제가 있다 (대한민국 등록특허 10-1426857).
한편, 반도체 폐산과 수산화칼륨을 반응시켜 초산칼륨을 제조하고 이를 제설제로 활용하는 방법이 개발되었지만, 제조방법이 복잡하고 고가의 수산화칼륨을 사용함에 따라 생산원가가 높아지는 문제점이 있다 (대한민국 등록특허 10-1764694).
상술한 것과 같이 비염화물계 제설제의 여러가지 한계 때문에 염화물계 제설제의 단점을 보완한 친환경 제설제들도 개발되었다. 일 예로 염화나트륨, 염화마그네슘, 당밀, 유기산염, 제2인산나트륨을 포함하는 제설제가 개발되었으나, 강재 부식 억제 효과가 기대에 미치지 못한다 (대한민국 등록특허 10-1514676)
최근에는, 염화나트륨과 염화칼슘 혼합물에 헥사메타인산소다와 불가사리 추출물을 혼합하여 염소이온의 강재 부식현상을 완화하는 방법이 개발되었다. 이 제설제를 이용하면 소금을 사용할 때 대비하여 강재 부식을 어느정도 완화시킬 수는 있지만, 강재 부식 억제 효과는 여전히 미흡하다 (대한민국 등록특허 10-1903171).
따라서, 종래 염화물계 제설제의 강재 부식 폐해를 획기적으로 감소 시킬 수 있는 친환경 제설제의 개발이 절실히 요구되고 있다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점들을 해결하고자 한 것으로, 강재 부식성이 매우 낮은 염화물계 친환경 제설제 조성물 및 그 제조방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점들을 해결하고자 한 것으로, 조성물 총 100 중량%에 대하여, 염화물 92 내지 99.4 중량%; 제3인산염 0.4 내지 6 중량% 및; 구연산 0.2 내지 2 중량%를 포함하는, 친환경 제설제 조성물을 제공한다.
상기 제3인산염은 인산나트륨(Na3PO4), 인산칼륨(K3PO4), 인산리튬(Li3PO4) 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있다.
상기 구연산은 구연산수화물(C3H8O7·nH2O), 제1구연산나트륨(C6H7NaO7), 제2구연산나트륨(C6H6Na2O7), 제3구연산나트륨(C6H5Na3O7), 제1구연산칼륨(C6H7KO7), 제2구연산칼륨(C6H6K2O7), 제3구연산칼륨(C6H5K3O7), 구연산마그네슘(C12H10Mg3O14), 구연산칼슘(C12H10Ca3O14) 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있다.
상기 염화물은 염화나트륨(NaCl), 염화칼슘(CaCl2), 염화칼슘 수화물(CaCl2·nH2O), 염화마그네슘(MgCl2), 염화마그네슘 수화물(MgCl2·nH2O) 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있다.
상기 친환경 제설제 조성물은 융빙성능 확산제, 저장성 향상제, 제습제 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 염화물, 제3인산염 및 구연산을 혼합하고 교반하는 제1혼합단계; 상기 제1혼합단계에서 얻어진 혼합물을 제립기를 이용하여 평균입경이 0.1 내지 13mm인 입자로 성형하는 성형단계; 및 성형된 입자에 저장성 향상제를 혼합 및 도포하는 제2혼합단계를 포함하는, 친환경 제설제의 제조방법이 제공된다.
본 발명의 친환경 제설제 조성물은 강재 부식성이 매우 낮아, 겨울철 도로에 대량으로 살포되는 제설제에 의한 강재 부식현상을 획기적으로 억제할 수 있다.
도 1은 제1인산나트륨, 제2인산나트륨 및 제3인산나트륨을 각각 2중량% 함유한 제설제 수용액에 96시간 동안 강재 시편을 담그고 꺼냄을 반복한 후 관찰된 제설제 수용액의 외관 및 부식에 의한 강재시편의 표면 외관을 나타낸다.
도 2 및 도 3은 제3인산나트륨을 0중량% 내지 6중량% 함유한 제설제 수용액에 96시간 동안 강재 시편을 담그고 꺼냄을 반복한 후 관찰된 제설제 수용액의 외관, 강재시편의 표면 외관을 나타낸다.
도 4 및 도 5는 구연산을 0중량% 내지 3중량% 함유한 제설제 수용액에 96시간 동안 강재 시편을 담그고 꺼냄을 반복한 후 관찰된 제설제 수용액의 외관 및 강재시편의 표면 외관을 나타낸다.
도 6 및 도 7은 염화칼슘을 0중량% 내지 60중량% 함유한 제설제 수용액에 96시간 동안 강재 시편을 담그고 꺼냄을 반복한 후 관찰된 제설제 수용액의 외관 및 강재시편의 표면 외관을 나타낸다.
도 8 및 도 9는 본 발명 및 종래의 친환경 제설제 수용액들에 96시간 동안 강재 시편을 담그고 꺼냄을 반복한 후 관찰된 제설제 수용액의 외관 및 강재시편의 표면 외관을 나타낸다.
이하 본 발명의 구성에 관하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며 본 발명은 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 발명은 조성물 총 100 중량%에 대하여, 염화물 92 내지 99.4 중량%; 제3인산염 0.4 내지 6 중량% 및; 구연산 0.2 내지 2 중량%를 포함하는, 친환경 제설제 조성물에 관한 것이다.
본 발명에서 염화물이란 제설제 기술 분야에서 일반적으로 사용되는 염소(Cl)을 함유하는 화합물을 의미하며, 염화나트륨(NaCl), 염화칼슘(CaCl2), 염화칼슘 수화물(CaCl2·nH2O), 염화마그네슘(MgCl2), 염화마그네슘 수화물(MgCl2·nH2O) 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있다.
상기 염화물은 융빙제의 역할을 하는 것으로, 물과 반응할 ‹š 열을 발생하므로 눈과 얼음을 녹이고 눈과 얼음이 녹은 물의 어는점을 낮춘다. 이러한 염화물은 제설제로서 필수적인 작용을 하지만, 물과 접촉 시, 염소(Cl) 이온을 용출 시키고 용출된 염소는 철과 반응하여 염화철(FeCl2)을 생성하는 특성이 있어 자동차, 철근, 철골 구조물 등을 심각하게 부식 시켜 수명을 단축시킨다.
상기 염화물은 제설제 조성물 전체의 중량을 기준으로 92 내지 99.4 중량% 포함되는 것이 바람직하다. 상기 염화물이 92 중량% 미만이 되면 제설제의 융빙 성능이 부족하게 되고 99.4 중량%를 초과하면 금속의 부식성이 증가하는 문제가 있다. 특히, 상기 염화물은 제설제 전체의 중량을 기준으로 96 내지 98 중량% 함유되는 것이 융빙 성능과 부식 억제 성능의 균형 면에서 바람직하다.
한편, 영하 12℃ 이하의 극 저온에서는 염화나트륨 보다는 염화칼슘이 우수한 융빙 효과를 나타낸다. 그러나, 염화칼슘의 가격이 염화나트륨 대비 비싸 많이 사용하면 제설제의 제조비용이 증가하는 문제가 있어 염화칼슘의 사용량을 제설제 조성물 전체의 중량을 기준으로 60 중량% 미만으로 제한하는 것이 융빙 성능과 제조비용의 균형 면에서 바람직하다.
본 발명의 친환경 제설제 조성물은 종래 일반적으로 사용되던 염화물에 더하여, 제3인산나트륨염과 구연산을 사용함으로써 염화물로 인한 강재 부식 문제를 해결하였다.
본 발명의 일 실시예에서는 제3인산염 중 하나인 제3인산나트륨을 사용함으로써 염화물 제설제에 의한 강재 부식을 획기적으로 낮출 수 있다는 것을 확인하였다. 제3인산나트륨의 강재 부식 억제 효과는 종래의 염화물 제설제의 부식 방지제로 사용하였던 제2인산나트륨이나 제1인산나트륨 보다 우수한 것으로 확인되었다. 이는 제3인산나트륨이 강재 표면에 인산피막을 보다 잘 형성하여 강재 부식을 억제하기 ‹š때문으로 생각된다.
본 발명에서 상기 제3인산염은 인산나트륨(Na3PO4), 인산칼륨(K3PO4), 인산리튬(Li3PO4) 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 제3인산염은 전체 제설제 조성물의 중량을 기준으로 0.4 내지 6 중량% 포함되는 것이 바람직하며 1 내지 4 중량% 포함되는 것이 더욱 바람직하다. 제3인산염이 0.4 중량% 미만으로 함유되는 경우 인산피막의 생성량이 충분하지 못해 강재 부식을 억제하기 어렵고 6 중량% 이상으로 함유하는 경우 제설제의 제조비용이 증가하는 문제가 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 구연산을 사용함으로써 염화물 제설제에 의한 강재 부식을 낮출 수 있다는 것을 확인하였다. 염화물 제설제에 제 3인산나트륨염과 구연산을 동시에 사용할 시 강재 부식을 억제하는 것은 구연산이 인산피막을 형성하는데 도움을 주기 때문인 것으로 판단된다.
본 발명에서 상기 구연산은 구연산수화물(C3H8O7·nH2O), 제1구연산나트륨(C6H7NaO7), 제2구연산나트륨(C6H6Na2O7), 제3구연산나트륨(C6H5Na3O7), 제1구연산칼륨(C6H7KO7), 제2구연산칼륨(C6H6K2O7), 제3구연산칼륨(C6H5K3O7), 구연산마그네슘(C12H10Mg3O14), 구연산칼슘(C12H10Ca3O14) 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 구연산은 전체 제설제 조성물의 중량을 기준으로 0.2 내지 2 중량% 포함되는 것이 바람직하며 0.5 내지 1.5 중량% 포함되는 것이 더욱 바람직하다. 구연산이 0.2 중량% 미만으로 함유되는 경우 인산피막의 생성에 기여하는 것이 충분하지 못해 강재 부식을 억제하기 어렵고 2 중량% 이상으로 함유하는 경우 오히려 인산피막의 생성을 방해하는 문제가 있다.
본 발명의 친환경 제설제 조성물은, 융빙성능 확산제, 저장성 향상제, 제습제 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 염화물, 제3인산염 및 구연산을 혼합하고 교반하는 제1혼합단계; 상기 제1혼합단계에서 얻어진 혼합물을 제립기를 이용하여 평균입경이 0.1 내지 13mm인 입자로 성형하는 성형단계; 및 성형된 입자에 저장성 향상제를 혼합 및 도포하는 제2혼합단계를 포함하는, 친환경 제설제의 제조방법이 제공된다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위해 기재한 것일 뿐 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
[실시예 1: 최적 강재 부식 억제 물질 도출]
하기 표 1의 조성을 혼합하여 고상의 제설제를 제조하였다. 표 1에서 모든 단위는 중량%이다.
여러 종류의 인산나트륨이 강재 부식에 미치는 영향을 확인하기 위하여 제1인산나트륨, 제2인산나트륨 및 제3인산나트륨을 각각 2 중량% 함유한 제설제 조성물을 제작하였다. 도그림 1에 나타낸 것과 같이 표 1에 명시된 각각의 제설제 조성물들을 3 중량% 함유하는 수용액을 제조하였고 각각의 제설제 함유 수용액 1L를 매스플라스크에 투입하였다. 각각의 제설제 수용액에서의 강재 부식량을 측정하기 위하여 길이 70cm, 너비 15cm, 두께 0.16mm인 코팅이 되지 않은 일반 탄소강 강재 시편을 제설제 수용액이 담긴 매스플라스크에 10분간 담그고 꺼내어 50분간 대기 중에서 건조하였다. 이러한 강재 시편의 제설제 접촉을 96시간 동안 반복하였다. 96시간 동안 강재 시편과 제설제의 반복적인 접촉을 완료한 후, 5% 염산 수용액을 이용한 초음파 세척을 실시하여 강재 시편 표면에 생성된 부식생성물을 제거하였다. 부식 생성물이 제거된 강재시편은 증류수로 깨끗이 세척된 후 105℃로 가열된 건조로에서 1시간 동안 건조되었다. 건조가 완료된 강재 시편의 무게를 측정한 후, 부식 실험 전의 강재 시편 무게와 비교하여 제설제 수용액과의 접촉에 의한 강재 부식량을 측정하였다. 측정된 결과는 표 2에 보여졌다. 도 1에 나타난 것과 같이 강재시편과 96시간 동안 접촉한 염화나트륨 수용액, 1인산나트륨 함유 제설제 수용액 및 제2인산나트륨 함유 제설제 수용액 모두 정도에 차이는 있지만 강재 시편으로부터 철 성분이 용출되어 수용액의 외관이 갈색으로 변색된 것을 알 수 있다. 그러나, 제3인산나트륨이 함유된 제설제 수용액은 강재 시편으로부터 철 성분이 거의 용출되지 않아 수용액의 색깔이 변화하지 않았다. 또한, 기준물질인 염화나트륨의 강재 부식량 대비 제1인산나트륨은 20.1%, 제2인산나트륨은 10.5% 및 제3인산나트륨은 2.8%의 부식량을 나타내었다. 이러한 실험결과로부터 제3인산나트륨은 탁월한 부식 억제효과를 가지는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 본 발명에서는 제설제의 부식 억제제로 제3인산나트륨을 한정한다.
구 분 염화나트륨 염화칼슘 구연산 글리세린 제1인산
나트륨		 제2인산
나트륨		 제3인산
나트륨
1 100 - - - - - -
2 66 30 1 1 2 - -
3 66 30 1 1 - 2 -
4 66 30 1 1 - - 2
[실시예 2: 강재 부식 억제 물질 최적 사용량 도출]
제3인산나트륨 함유량이 제설제의 강재 부식에 미치는 영향을 확인하기 위하여 표 2에 나타낸 것과 같이 제3인산나트륨을 0중량% 내지 6중량% 함유한 제설제 조성물들을 제작하였다. 표 2에서 모든 단위는 중량%이다. 그림도 2에 나타낸 것과 같이 표 2에 명시된 각각의 제설제 조성물들을 3중량% 함유하는 수용액을 제조하였고 각각의 제설제 함유 수용액 1L를 매스 플라스크에 투입하였다. 각각의 제설제 수용액에서의 강재 부식특성을 측정하기 위하여 길이 70cm, 너비 15cm, 두께 0.16mm인 코팅이 되지 않은 일반 탄소강 강재 시편을 제설제 수용액이 담긴 매스플라스크에 10분간 담그고 꺼내어 50분간 대기 중에서 건조하였다. 이러한 강재 시편과 제설제 수용액의 접촉을 96시간 동안 반복하였다. 96시간의 강재 시편과 제설제 수용액의 접촉을 완료한 후, 5% 염산 수용액을 이용한 강재 시편의 초음파 세척을 실시하여 강재 시편 표면에 생성된 부식생성물을 제거하였다. 부식 생성물이 제거된 강재시편은 증류수로 깨끗이 세척된 후 105℃로 가열된 건조로에서 1시간 동안 건조되었다. 건조가 완료된 강재 시편의 무게를 측정한 후, 부식 실험 전의 강재 시편 무게와 비교하여 그 차이로부터 제설제 수용액과의 접촉에 의한 강재 부식량을 측정하였다. 측정된 결과는 표 3에 보여졌다. 표 3에 나타난 것과 같이 제설제에 제3인산나트륨이 3중량% 이상 함유되어 있으면 기준물질인 염화나트륨 대비 강재 부식량이 크게 감소하는 것을 알 수 있다. 특히, 제설제의 제3인산나트륨 함량이 0.4% 이상이면 염화나트륨에 의한 강재 부식량이 85% 이상 저감되는 것을 알 수 있다. 그러나, 제설제의 제3인산나트륨 함량이 많아 질 수록 제설제의 제조단가가 증가하는 문제가 있어 본 발명에서는 제설제의 제3인산나트륨 함량을 0.4중량% 내지 6% 이내로 한정한다.
구 분 염화나트륨 염화칼슘 구연산 글리세린 제3인산나트륨
1 100 - - - -
2 68 30 1 1 0
3 67.8 30 1 1 0.2
4 67.6 30 1 1 0.4
5 67.4 30 1 1 0.6
6 67.2 30 1 1 0.8
7 67 30 1 1 1
8 66 30 1 1 2
9 65 30 1 1 3
10 64 30 1 1 4
11 63 30 1 1 5
12 62 30 1 1 6
구 분 1 2 3 4 5 6
강재 시편 부식량 100 117 49 14 10 6.3
구 분 7 8 9 10 11 12
강재 시편 부식량 6.3 2.8 3.0 3.3 3.0 3.1
[실시예 3]
구연산 함유량이 제설제의 강재 부식에 미치는 영향을 확인하기 위하여 표 4에 나타낸 것과 같이 제3인산나트륨을 0중량% 내지 3중량% 함유한 제설제 조성물들을 제작하였다. 표 4에서 모든 단위는 중량%이다. 도 4에 나타낸 것과 같이 표 4에 명시된 각각의 제설제 조성물들을 3중량% 함유하는 수용액을 제조하였고 각각의 제설제 함유 수용액 1L를 매스 플라스크에 투입하였다. 각각의 제설제 수용액에서의 강재 부식특성을 측정하기 위하여 길이 70cm, 너비 15cm, 두께 0.16mm인 코팅이 되지 않은 일반 탄소강 강재 시편을 제설제 수용액이 담긴 매스 플라스크에 10분간 담그고 꺼내어 50분간 대기 중에서 건조하였다. 이러한 방법으로 강재 시편과 제설제 수용액의 접촉을 96시간간 반복하였다. 96시간의 강재 시편과 제설제 수용액의 접촉을 완료한 후, 5% 염산 수용액을 이용한 강재 시편의 초음파 세척을 실시하여 강재 시편 표면에 생성된 부식생성물을 제거하였다. 부식 생성물이 제거된 강재시편은 증류수로 깨끗이 세척된 후 105℃로 가열된 건조로에서 1시간 동안 건조되었다. 건조가 완료된 강재 시편의 무게를 측정한 후, 부식 실험 전의 강재 시편 무게와 비교하여 그 차이로부터 제설제 수용액과의 접촉에 의한 강재 부식량을 측정하였다. 측정된 결과는 표 5에 보여졌다. 표 5에 나타난 것과 같이 제설제에 구연산이 0.5중량% 내지 1.5중량% 함유되어 있으면 기준물질인 염화나트륨 대비 강재 부식량이 94% 이상 크게 감소하는 것을 알 수 있다. 그러나, 구연산의 함량이 2% 이상으로 증가하면 강재 부식량이 증가하는 것을 알 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 제3인산나트륨을 함유한 제설제의 구연산 함량을 0.2% 내지 2% 미만으로 한정한다.
구 분 염화나트륨 염화칼슘 구연산 글리세린 제3인산나트륨
1 100 0 0 0 0
2 67 30 0 1 2
3 66.5 30 0.5 1 2
4 66 30 1 1 2
5 65.5 30 1.5 1 2
6 65 30 2 1 2
7 64.5 30 2.5 1 2
8 64 30 3 1 2
구 분 1 2 3 4 5 6 7 6
강재 시편 부식량 100 66.7 3.6 3.6 5.7 13.5 22.7 23.5
[실시예 4]
염화칼슘 함유량이 제설제의 강재 부식에 미치는 영향을 확인하기 위하여 표 6에 나타낸 것과 같이 구연산을 1중량%, 제3인산나트륨을 2중량% 및 염화칼슘을 10중량% 내지 60중량% 함유한 제설제 조성물들을 제작하였다. 표 6에서 모든 단위는 중량%이다. 도 6에 나타낸 것과 같이 표 6에 명시된 각각의 제설제 조성물들을 3중량% 함유하는 수용액을 제조하였고 각각의 제설제 함유 수용액 1L를 매스 플라스크에 투입하였다. 각각의 제설제 수용액에서의 강재 부식특성을 측정하기 위하여 길이 70cm, 너비 15cm, 두께 0.16mm인 코팅이 되지 않은 일반 탄소강 강재 시편을 제설제 수용액이 담긴 매스 플라스크에 10분간 담그고 꺼내어 50분간 대기 중에서 건조하였다. 이러한 방법으로 강재 시편과 제설제 수용액의 접촉을 96시간간 반복하였다. 96시간의 강재 시편과 제설제 수용액의 접촉을 완료한 후, 5% 염산 수용액을 이용한 강재 시편의 초음파 세척을 실시하여 강재 시편 표면에 생성된 부식생성물을 제거하였다. 부식 생성물이 제거된 강재시편은 증류수로 깨끗이 세척된 후 105℃로 가열된 건조로에서 1시간 동안 건조되었다. 건조가 완료된 강재 시편의 무게를 측정한 후, 부식 실험 전의 강재 시편 무게와 비교하여 그 차이로부터 제설제 수용액과의 접촉에 의한 강재 부식량을 측정하였다. 측정된 결과는 표 7에 보여졌다. 표 7에 나타난 것과 같이 제설제에 구연산 1중량%, 제3인산나트륨 2중량% 및 염화칼슘이 10중량% 내지 60중량% 함유되어 있으면 기준물질인 염화나트륨 대비 강재 부식량이 8% 이하로 크게 감소하는 것을 알 수 있다. 그러나, 염화칼슘의 함량이 증가할 수록 제설제의 제조단가가 증가하는 문제가 있다. 따라서, 본 발명에서는 구연산과 제3인산나트륨을 함유한 제설제의 염화칼슘 함량을 10% 내지 60% 미만으로 한정한다.
구 분 염화나트륨 염화칼슘 구연산 글리세린 제3인산나트륨
1 100 0 0 0 0
2 86 10 1 1 2
3 76 20 1 1 2
4 66 30 1 1 2
5 56 40 1 1 2
6 46 50 1 1 2
7 36 60 1 1 2
구 분 1 2 3 4 5 6 7
강재 시편 부식량 100 3.6 3.6 5.0 6.4 7.1 7.8
[실시예 5]
개발품 제설제와 현재 시장에서 판매되는 제설제의 강재 부식 특성을 비교하기 위하여 구연산을 1중량%, 제3인산나트륨을 2중량%, 글리세린 1%, 염화칼슘 40중량% 및 염화나트륨 56중량%를 함유한 개발품 제설제 조성물을 제작하였다. 표 8에 명시된 염화나트륨, 개발품 제설제 및 현행 제설제들을 3중량% 함유하는 수용액을 제조하였고 각각의 제설제 함유 수용액 1L를 매스 플라스크에 투입하였다. 각각의 제설제 수용액에서의 강재 부식특성을 측정하기 위하여 길이 70cm, 너비 15cm, 두께 0.16mm인 코팅이 되지 않은 일반 탄소강 강재 시편을 제설제 수용액이 담긴 매스 플라스크에 10분간 담그고 꺼내어 50분간 대기 중에서 건조하였다. 이러한 방법으로 강재 시편과 제설제 수용액의 접촉을 96시간 동안 반복한 후 제설제 수용액과 강재 시편의 외관을 각각 도 8과 도 9에 나타냈다. 또한, 96시간 동안 강재 시편과 제설제 수용액의 접촉을 완료한 후, 5% 염산 수용액을 이용한 강재 시편의 초음파 세척을 실시하여 강재 시편 표면에 생성된 부식생성물을 제거하였다. 부식 생성물이 제거된 강재 시편들은 증류수로 깨끗이 세척된 후 105℃로 가열된 건조로에서 1시간 동안 건조되었다. 건조가 완료된 강재 시편의 무게를 측정한 후, 부식 실험 전의 강재 시편 무게와 비교하여 그 차이로부터 제설제 수용액과의 접촉에 의한 강재 부식량을 측정하였다. 측정된 결과는 표 9에 보여졌다. 표 9에 나타난 것과 같이 개발품 제설제가 현행품 친환경 제설제 대비 강재 부식량이 작은 것을 알 수 있다.
구 분 업체명 관련 특허번호
1 기준물질 염화나트륨 -
2 개발품 제설제 -
3 스타스테크 10-1903171
4 하얀소금 10-1983851
5 해천 -
구 분 1 2 3 4 5
강재 시편 부식량 100 2.8 48.1 62.5 30.2

Claims (6)

  1. 염화물 95.5 내지 97.6 중량%;
    제3인산염 0.4 내지 2 중량%;
    구연산 0.5 내지 1.5 중량% 및;
    융빙성능 확산제, 저장성 향상제, 제습제 및 이들의 조합으로 이루어지는
    군으로부터 선택되는 어느 하나를 1 내지 1.5중량% 포함하는,
    친환경 제설제 조성물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제3인산염이 인산나트륨(Na3PO4), 인산칼륨(K3PO4), 인산리튬(Li3PO4) 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 친환경 제설제 조성물
  3. 제1항에 있어서,
    상기 구연산이 구연산수화물(C3H8O7·nH2O), 제1구연산나트륨(C6H7NaO7), 제2구연산나트륨(C6H6Na2O7), 제3구연산나트륨(C6H5Na3O7), 제1구연산칼륨(C6H7KO7), 제2구연산칼륨(C6H6K2O7), 제3구연산칼륨(C6H5K3O7), 구연산마그네슘(C12H10Mg3O14), 구연산칼슘(C12H10Ca3O14) 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 친환경 제설제 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 염화물이 염화나트륨(NaCl), 염화칼슘(CaCl2), 염화칼슘 수화물(CaCl2·nH2O), 염화마그네슘(MgCl2), 염화마그네슘 수화물(MgCl2·nH2O) 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 친환경 제설제 조성물.
  5. 삭제
  6. 염화물, 제3인산염 및 구연산을 혼합하고 교반하는 제1혼합단계;
    상기 제1혼합단계에서 얻어진 혼합물을 제립기를 이용하여 평균입경이 0.1 내지 13mm인 입자로 성형하는 성형단계; 및
    성형된 입자에 저장성 향상제를 혼합 및 도포하는 제2혼합단계를 포함하는,
    친환경 제설제의 제조방법.
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